bé n«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n
viÖn khoa häc thñy lîi
b¸o c¸o tæng kÕt chuyªn ®Ò
x©y dùng c¬ së khoa häc ®Ò xuÊt gam thñy ®iÖn
nhá viÖt nam. ®¸nh gi¸ tæng quan vÒ ph¸t triÓn
thuû ®iÖn nhá trªn thÕ giíi vµ ë viÖt nam
thuéc ®Ò tµi kc 07.04:
“nghiªn cøu, lùa chän c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ ®Ó khai th¸c vµ
sö dông c¸c lo¹i n¨ng l−îng t¸i t¹o trong chÕ biÕn n«ng,
l©m, thñy s¶n, sinh ho¹t n«ng th«n vµ b¶o vÖ m«i tr−êng”
Chñ nhiÖm chuyªn ®Ò: TS Hoµng V¨n th¾ng
5817-12
16/5/2006
hµ néi – 5/2006
B¸o c¸o x©y dùng c¬ së Khoa häc ®Ò suÊt gam thñy ®iÖn nhá §Ò tµi KC07 - 04
ViÖn khoa häc Thñy lîi 1
Môc lôc Trang
Ch−¬ng I . Më ®Çu 2
1.1 Sù cÇn thiÕt x©y dùng gam thñy ®iÖn cùc nhá 2
1.2 Mét sè kh¸i niÖm trong ph©n lo¹i thiÕt bÞ thñy ®iÖn 2
Ch−¬ng II Tæng quan vÒ gam thñy ®iÖn cùc nhá vµ
thñy ®iÖn siªu nhá
6
2.1 Gam thñy ®iÖn cùc nhá trªn thÕ giíi 6
2.2 Nghiªn cøu vµ chÕ t¹o thiÕt bÞ thñy ®iÖn ë ViÖt Nam 15
Ch−¬ng III C¬ së khoa häc vµ ph−¬ng ph¸p chung
ph©n lo¹i tua bin n−íc
26
3.1 Më ®Çu 26
3.2 HÖ sè tû tèc Ns 26
3.3 Sù cÇn thiÕt tiªu chuÈn hãa lo¹i tua bin 27
3.4 Nh÷ng chØ tiªu c¬ b¶n ®Æt ra trong ph©n lo¹i tua bin 27
3.5 Ph−¬ng ph¸p ph©n lo¹i tua bin theo N 29
3.6 Ph©n lo¹i tua bin xung kÝch (TBXK) 34
3.7 KÕt luËn 36
Ch−¬ng 4 X¸c ®Þnh ph¹m vi lµm viÖc cña tua bin
xung kÝch hai lÇn vµ tua bin tia nghiªng
cho thñy ®iÖn nhá
38
4.1 Nh÷ng chØ tiªu vµ c«ng thøc c¬ b¶n trong tua bin
xung kÝch hai lÇn, tua bin tia nghiªng vµ tua bin g¸o
38
4.2 X¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu ns, Q1’, N1’ cña tua bin xung
kÝch hai lÇn, tua bin g¸o, tua bin tia nghiªng
39
4.3 Ph−¬ng ph¸p x©y dùng gam tua bin xung kÝch hai lÇn 42
B¸o c¸o x©y dùng c¬ së Khoa häc ®Ò suÊt gam thñy ®iÖn nhá §Ò tµi KC07 - 04
ViÖn khoa häc Thñy lîi 2
Ch−¬ng I. Më ®Çu
1.1. Sù cÇn thiÕt x©y dùng gam thñy ®iÖn cùc nhá.
Kü thuËt vÒ thñy ®iÖn ®· h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn hµng tr¨m n¨m nay, cïng víi
sù tiÕn bé vÒ khoa häc vµ c«ng nghÖ nãi chung c«ng nghÖ thñy ®iÖn còng cã nh÷ng
b−íc ph¸t triÓn v−ît bËc víi quy m« thiÕt bÞ ngµy cµng lín, hiÖu suÊt ®−îc n©ng cao,
®Æc tÝnh, n¨ng l−îng vµ x©m thùc ngµy cµng ®−îc c¶i thiÖn, chi phÝ vËt liÖu/1kW c«ng
suÊt ngµy cµng gi¶m vµ gi¸ thµnh thiÕt bÞ ngµy cµng h¹, ®é bÒn ®−îc n©ng cao. Do tÝnh
chÊt ®a d¹ng vÒ chñng lo¹i thiÕt bÞ vµ ®iÒu kiÖn sö dông (nh− c«ng suÊt, cét n−íc, ®é
cao hót…) dÉn ®Õn thiÕt bÞ thñy ®iÖn hÕt søc ®a d¹ng. Nh−ng nh×n chung c¸c nhµ
nghiªn cøu vµ s¶n xuÊt thiÕt bÞ thñy ®iÖn trªn thÕ giíi ®ang h−íng tíi nh÷ng tiªu chÝ
chung lµ x©y dùng gam thiÕt bÞ thñy ®iÖn cã sè l−îng Ýt nh−ng ®¸p øng mét c¸ch hiÖu
qu¶ yªu cÇu cña thùc tiÔn. ViÖc nghiªn cøu, ®Ò xuÊt mét gam m¸y cã sè l−îng Ýt, t¹o
®iÒu kiÖn cho x©y dùng quy tr×nh c«ng nghÖ hoµn chØnh t¹o ra s¶n phÈm cã chÊt l−îng
cao lµ mét ®ßi hái cÊp b¸ch. Qua kh¶o s¸t gam thñy ®iÖn cùc nhá cña Trung Quèc
(ph¹m vi P ≤ 100 kW) cã tíi trªn 100 kiÓu lo¹i kÝch cì tua bin kh¸c nhau. Trong khi
gam thñy ®iÖn cùc nhá cña mét sè h·ng chØ trong ph¹m vi 6 ®Õn 10 lo¹i thiÕt bÞ còng
®¸p øng ®−îc c¬ b¶n nhu cÇu sö dông nh− vËy. H¬n n÷a thÕ giíi ®ang h−íng tíi sö
dông c¸c lo¹i tua bin cã ph¹m vi lµm viÖc réng (cã vïng hiÖu suÊt cao khi l−u l−îng
thay ®æi tõ 20 ÷ 100%) vµ thiÕt bÞ b¶o vÖ, tù ®éng ho¸ ¸p dông kü thuËt sè ®· lµm cho
chÊt l−îng thiÕt bÞ thñy ®iÖn t¨ng cao vµ h¹ gi¸ thµnh.
ë ViÖt Nam do sö dông th«ng tin khoa häc c«ng nghÖ thñy ®iÖn cò, ¶nh h−ëng
cña t− t−ëng ®em c«ng nghÖ thñy ®iÖn lín ¸p dông cho thñy ®iÖn nhá nªn gam thñy
®iÖn cña ta qu¸ phøc t¹p, chÊt l−îng thÊp vµ chi phÝ cao. Do vËy viÖc nghiªn cøu vµ x©y
dùng l¹i gam thñy ®iÖn cùc nhá lµ viÖc lµm rÊt cÇn thiÕt.
1.2. Mét sè kh¸i niÖm trong ph©n lo¹i thiÕt bÞ thñy ®iÖn.
- ThiÕt bÞ thñy ®iÖn theo th«ng lÖ quèc tÕ ®−îc chia lµm ba lo¹i: thñy ®iÖn lín,
thñy ®iÖn võa vµ thñy ®iÖn nhá. Tiªu chÝ ph©n lo¹i dùa vµo c¸c th«ng sè gåm: c«ng
suÊt, ®iÖn ¸p (t−¬ng øng víi nã lµ ®−êng kÝnh b¸nh xe c«ng t¸c: D1). VÝ dô:
B¸o c¸o x©y dùng c¬ së Khoa häc ®Ò suÊt gam thñy ®iÖn nhá §Ò tµi KC07 - 04
ViÖn khoa häc Thñy lîi 3
ë cét n−íc H = 100 m; P ≥ 30 MW ®−îc coi lµ thñy ®iÖn lín nh−ng ë cét n−íc H
= 3 m; P ≥ 0,6 MW ®−îc coi lµ thñy ®iÖn lín.
Ph¹m vi thñy ®iÖn lín theo ph©n lo¹i cña Liªn X« (cò) còng t−¬ng ®ång víi mét
sè n−íc nh− h×nh 1 sau:
BiÓu ®å tæng hîp hÖ lo¹i míi cña tuèc bin ph¶n kÝch lín
H×nh 1: Ph¹m vi thñy ®iÖn lín theo c«ng suÊt vµ cét n−íc
- Còng t−¬ng tù nh− vËy, thñy ®iÖn võa vµ nhá còng ®−îc ph©n lo¹i theo H vµ P.
ë mçi n−íc l¹i cã sù ph©n lo¹i kh¸c nhau, vÝ dô nh− Nga vµ Trung Quèc cho thñy ®iÖn
cã P ≤ 25 MW lµ thñy ®iÖn nhá. Mét sè n−íc kh«ng ®−a ra kh¸i niÖm thñy ®iÖn lín,
võa vµ nhá mµ ®−a ra kh¸i niÖm thiÕt bÞ thñy ®iÖn ®ång bé (compact turbine) ®Ó ph©n
biÖt víi c¸c thñy ®iÖn kh¸c, ®−îc thiÕt kÕ ®¬n chiÕc theo ®¬n ®Æt hµng.
B¸o c¸o x©y dùng c¬ së Khoa häc ®Ò suÊt gam thñy ®iÖn nhá §Ò tµi KC07 - 04
ViÖn khoa häc Thñy lîi 4
Ngay trong thñy ®iÖn nhá còng ®−îc chia lµm 4 cÊp, cã thÓ lµ theo ph©n lo¹i cña
UNIDO, gåm:
+ Thñy ®iÖn nhá (small hydro): P = 1 MW ÷ 10 MW
+ Thñy ®iÖn nhá (mini hydro): P = 100 kW ÷ 1 MW
+ Thñy ®iÖn cùc nhá (micro hydro): P = 5 kW ÷ 100 kW
+ Thñy ®iÖn siªu nhá (pico hydro): P ≤ 5 kW
Tuy vËy, kh¸i niÖm trªn còng chØ lµ t−¬ng ®èi, v× theo gi¶ thiÕt ë trªn víi H = 3
m; P = 0,6 MW ®· ®−îc coi lµ thñy ®iÖn lín v× D1 = 2,5 m
- ViÖc ph©n lo¹i thñy ®iÖn cã ý nghÜa quan träng v× nh÷ng lý do nh− sau:
+ C¸c thñy ®iÖn lín hoÆc võa ¶nh h−ëng cña 1% hiÖu suÊt tíi hiÖu qu¶ n¨ng
l−îng lµ rÊt lín nªn th−êng ®−îc nghiªn cøu vµ thiÕt kÕ theo ®óng ®iÒu kiÖn lµm
viÖc cña tõng c«ng tr×nh, ®iÒu ®ã khiÕn cho chi phÝ nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o t¨ng
cao. Thêi gian s¶n xuÊt thiÕt bÞ kÐo dµi nh−ng ®em l¹i hiÖu qu¶ cho qu¸ tr×nh vËn hµnh.
+ C¸c thñy ®iÖn nhá ¶nh h−ëng 1 ÷ 2% hiÖu suÊt lµ kh«ng lín nh−ng l¹i ®ßi hái
thêi gian s¶n xuÊt nhanh, chi phÝ cã søc c¹nh tranh. Do vËy ng−êi ta chÊp nhËn ®iÓm
lµm viÖc kh«ng trïng h¼n víi ®iÓm tèi −u cña tæ m¸y.
+ Víi thñy ®iÖn cùc nhá vµ thñy ®iÖn siªu nhá th× viÖc t¹o ra c¸c tæ m¸y cã gi¸
thµnh thÊp vµ ®é bÒn cao lµ yÕu tè quan träng. H¬n thÕ n÷a ë c¸c tr¹m thñy ®iÖn kh«ng
cã ®iÒu tiÕt th× −u tiªn ph¹m vi lµm viÖc réng h¬n lµ ®iÓm lµm viÖc cã hiÖu suÊt rÊt cao.
- ViÖc ph©n lo¹i gióp cho c«ng t¸c thiÕt kÕ c«ng tr×nh ®−îc nhanh chãng.
- ViÖc ph©n lo¹i hîp lý gióp cho gi¶m chi phÝ ë c¸c kh©u: nghiªn cøu, thiÕt kÕ,
chÕ t¹o vµ qu¶n lý vËn hµnh.
- ViÖc ph©n lo¹i gióp cho tiÕp cËn víi c«ng nghÖ míi, lµm cho gam thiÕt bÞ thñy
®iÖn ngµy cµng −u viÖt h¬n.